La présente invention concerne le traitement de la capacité sensorielle d'une personne à l'aide de dispositifs implantables, et elle vise plus précisément, le traitement au sens général des capacités sensorielles d'une personne telles qu'auditive, visuelle, olfactive, tactile voire gustative.

Selon une application préférée, la présente invention concerne un dispositif et un procédé de traitement de la surdité mettant en œuvre une émission d'ondes ultrasonores dans le cerveau d'un patient atteint de surdité ou de difficultés d'audition.

Selon une autre application préférée, la présente invention concerne un dispositif et un procédé de traitement de la vision mettant en œuvre une émission d'ondes ultrasonores dans le cerveau d'un patient atteint de cécité ou de difficultés visuelles.

Dans le domaine de l'audition, la surdité et les difficultés d'audition relèvent d'une problématique médicale majeure aujourd'hui dans la mesure où ces pathologies ont d'importantes répercussions sur la vie sociale des patients concernés.

De façon générale, on emploie le terme surdité pour des patients atteints d'une perte d'audition profonde, en général supérieure à une perte de 90 dB.

On connaît actuellement trois catégories principales de surdité.

En premier lieu, on connaît la surdité dite « de conduction » qui concerne des pathologies de l'oreille moyenne.

On connaît également la surdité dite« sensorineurale », qui concerne des maladies de la cochlée, située dans l'oreille interne ou des malformations de cette cochlée.

Enfin, on connaît également la surdité dite « neurale », qui découle de pathologies du nerf auditif ou des cortex auditifs du cerveau.

La compréhension des mécanismes physiques et physiologiques de l'audition est particulièrement complexe. En effet, l'oreille externe collecte les sons et les concentre à l'intérieur de l'oreille externe, sur le tympan. Le tympan transmet ensuite les sons perçus par mise en vibrations de la chaîne ossiculaire contenue dans la cavité de l'oreille moyenne. L'oreille moyenne a un rôle d'amplificateur de transmission réalisé par les trois petits os de cette chaîne ossiculaire. Le signal sonore amplifié par l'oreille moyenne est ensuite transmis à l'oreille interne remplie de liquide, qui forme la cochlée. L'oreille interne transforme alors le signal en des excitations nerveuses du nerf cochléaire. Pour chaque fréquence sonore, correspond une ou des activations spécifiques de chacune des fibres du nerf cochléaire.

Le nerf cochléaire est dirigé vers le huitième noyau du tronc cérébral et les neurones relaient et conduisent le signal neuronal vers le cortex auditif primaire, dit gyrus de Heschel, au niveau de l'aire 41 de Broadmann, ainsi que l'aire 42 de Broadmann du gyrus temporal planaire (A. Carpentieref al., Neurochirurgie 2002; 48(2-3) : 80-86).

Ensuite, le signal neuronal est traité par les aires auditives secondaires

(également appelées « zones associatives ») du cerveau, avant d'atteindre l'aire du langage (Aire 22 de Broadmann, aussi appelée aire de Wernicke).

Dans les cas de difficultés auditives et de surdités, différentes solutions existent aujourd'hui pour permettre à des patients d'être équipés, notamment par des implants cochléaires ou encore des implants du tronc cérébral. Par exemple, plus de 188 000 patients reçoivent annuellement dans le monde des implants cochléaires.

Toutefois, ces implants cochléaires et ces implants du tronc cérébral ne peuvent correctement restaurer l'audition pour plusieurs raisons.

Tout d'abord, ces implants reposent tous sur le concept de stimulation électrique du tissu neuronal. Or une telle stimulation est toujours associée à des phénomènes de diffusion électrique dans le tissu notamment sensorineural. Ainsi, toute stimulation électrique du tissu neuronal adresse in fine plusieurs circuits neuronaux sans une spécificité suffisamment maîtrisée.

De plus, les dispositifs de stimulation électrique développés pour les implants cochléaires ou les implants du tronc cérébral comportent tous des électrodes et donc sont hautement invasifs pour le patient, ce qui altère voir même détruit totalement la faible fonction auditive résiduelle naturelle.

Par ailleurs, les systèmes de stimulation électriques nécessitent une implantation dans ou au contact du tissu neuronal, ce qui implique également un risque de positionnement erroné ou non optimal des électrodes.

Enfin, les électrodes de stimulation électrique des implants cochléaires et du tronc cérébral ne peuvent pas respecter fidèlement l'organisation anatomique et fonctionnelle des neurones (somatotopie) dans la mesure où les zones d'implantation sont très denses en neurones, ce qui là encore favorise l'activation de plusieurs circuits neuronaux simultanément.

En conséquence, les patients dotés de tels implants ne perçoivent malheureusement que très peu de sons différents, ce qui ne leur permet pas de suivre correctement ne serait-ce qu'une conversation orale normale d'un niveau sonore habituel.

Afin de résoudre certain de ces problèmes techniques, des recherches ont porté sur le développement de « grilles » électriques, à positionner au contact direct de la surface du lobe temporal du cerveau. Cependant, bon nombre des problèmes précédemment évoqués subsistent.

En effet, lors de la stimulation électrique par ces grilles corticales superficielles, la diffusion au cortex périphérique du cortex auditif primaire et la somatotopie ne peuvent être préservées. De plus, le cortex auditif primaire étant localisé plus profond que la surface du lobe temporal sur laquelle la grille est appliquée, l'excitation électrique produite n'est pas réalisée sur le bon gyrus.

D'autres équipes de recherche ont tenté de résoudre ces problèmes par l'insertion d'électrodes cérébrales. Cependant, cette technique est particulièrement invasive et les mouvements des électrodes, comme des grilles, ne sont pas compatibles avec la pulsatilité physiologique du cerveau à l'intérieur du crâne.

Par ailleurs, il est également connu, par le brevet US 4 982 434 un système de traitement de la surdité destiné à être fixé sur le crâne d'un patient. Ce système comporte un microphone adapté pour capter les sons ambiants. Ce microphone est relié via un convertisseur, à un transducteur d'application de vibrations au crâne du patient. Les vibrations appliquées au crâne sont transmises au saccule de l'oreille interne qui active le nerf cochléaire. Un tel système de traitement visant à stimuler indirectement le cortex auditif, via l'oreille interne, n'est pas adapté pour restaurer correctement l'audition pour les raisons déjà évoquées ci-dessus.

Dans le domaine de l'acuité visuelle, la cécité et les difficultés visuelles relèvent d'une problématique médicale majeure aujourd'hui dans la mesure où ces pathologies ont d'importantes répercussions sur la vie sociale des patients concernés qui représentent 0.5% de la population.

II existe plusieurs causes possibles de cécité : malformative, infectieuse

(toxoplasmose), traumatiques, tumorale (tumeur cérébrale), dégénérative (DMLA) vasculaire (diabète, stroke). Ces pathologies peuvent se trouver au niveau du globe oculaire, mais aussi sur toute la voie de transmission nerveuse (nerf optique, chiasma, bandelettes optiques, corps genouillés externes, radiations optiques, cortex visuel).

Dans les cas de difficultés visuelles sévères et de cécités non améliorables médicalement ou chirurgicalement, différentes solutions artificielles de restauration de la vision sont envisagées à ce jour :

S'il s'agit d'une pathologie du globe oculaire lui-même par atteinte de la cornée, ou du cristallin, la problématique n'est pas neurologique mais optique. Ainsi des lentilles artificielles sont implantées à la place de la cornée ou du cristallin.

S'il s'agit d'une pathologie des voies optiques neurologique, aucun système satisfaisant n'existe à ce jour. Cependant de multiples travaux de recherche sont menés. Soient ils concernent la restauration du circuit visuel par greffes soient ils concernent la mise au point de systèmes artificiels avec détection par caméra. L'image captée par la caméra est traitée pour aller ensuite activer les voies visuelles défectueuses naturelles via une interface électrique. Il s'agit donc de dispositifs de stimulation électrique du tissu neuronal.

La stimulation électrique peut être réalisée au niveau des cellules ganglionnaires de la rétine par la pose de plaques de 16 à 40 électrodes. La stimulation électrique peut être réalisée directement au niveau du tissu neurologique (ganglion géniculés externes, cortex visuel cérébral) par la pose de plaques contenant jusqu'à 242 électrodes, soit posées sur la surface du cortex visuel, soit implantées au sein même du cortex.

Pour l'instant, les appareils les plus avancés n'ont fourni que des images rudimentaires en noir et blanc, encore insuffisantes pour se repérer dans un milieu inconnu. L'implantation de 242 électrodes par cerveau ne permet d'obtenir une vision que tunnel et pour un équivalent d'une matrice de rendu photo de 15 par 16 pixels. Plusieurs problèmes persistent expliquant cette faible efficacité :

Le cortex visuel primaire est principalement déployé sur la face médiale du cerveau, c'est-à-dire la face interne, où il est donc difficile d'aller positionner une plaque d'électrode profonde.

Les plaques avec électrodes qui pénètrent dans le cerveau offrent le meilleur rendement visuel actuel, mais elles sont hautement traumatiques pour le cortex, et la qualité de la connexion se détériore avec le temps à cause de l'apparition de couches isolantes et des mouvements pulsatiles physiologiques du cerveau à l'intérieur du crâne.

Les stimulations électriques sont toujours associées à des phénomènes de diffusion électrique dans le tissu notamment sensorineural. Ainsi, toute stimulation électrique du tissu neuronal adresse in fine plusieurs circuits neuronaux sans une spécificité suffisamment maîtrisée. Il est apparu que la densité d'électrode est aujourd'hui limitée non par limitation de fabrication, mais par les effets courants et court-circuits entre des électrodes trop proches.

Ainsi, les électrodes de stimulation électrique ne peuvent pas respecter fidèlement l'organisation anatomique et fonctionnelle des neurones (somatotopie) dans la mesure où les zones d'implantation sont très denses en neurones, ce qui là encore favorise l'activation de plusieurs circuits neuronaux simultanément. Ainsi, un tel système de traitement visant à stimuler indirectement le cortex visuel, n'est pas adapté pour restaurer correctement la vision pour les raisons déjà évoquées ci- dessus. Dans un tout autre domaine, il a cependant récemment été démontré que l'utilisation d'ultrasons focalisés puisés peut stimuler de façon non invasive les zones intactes motrices du cerveau. La neuromodulation ultrasonore se présente donc comme une technique favorable à la conception d'interfaces cerveau/machine non invasives de stimulation du cerveau.

A titre d'exemple, il a été montré chez le rat qu'une stimulation ultrasonore du cortex moteur engendrait une activité neuronale suffisante pour déclencher le comportement moteur du sujet (Tufail Y., Matyushov A., Baldwin N, Tauchmann ML, Georges J. Yoshihiro A. Tillery SI., Tyler Wl, Transcranial pulsed ultrasound stimulâtes intact brain circuits. Neuron, 2010 Jun 10 ;66(5) :681-94).

Un tel couplage de techniques ultrasonores avec la neurophysiologie a été évoqué pour la première fois en 2006 par Rvachev (Rvachev M. M. Alternative model of propagation of spikes along neurons, Physics 2006).

Basé sur ces premières études et dans le but de résoudre les problèmes reconnus des implants actuels, la présente invention a pour objet la fourniture d'un nouveau dispositif et d'une nouvelle méthode de traitement de la capacité sensorielle chez des patients.

L'invention vise particulièrement à procurer des moyens de traitement moins traumatisants et moins invasifs tout en étant plus précis et plus efficaces que les dispositifs et méthodes actuellement connues de traitement de la capacité sensorielle d'un patient.

L'objet de l'invention vise donc à proposer un système de traitement de la capacité sensorielle d'un patient afin de remédier à une déficience, d'assister cette capacité sensorielle, voire d'augmenter cette capacité sensorielle.

L'invention vise notamment à proposer un système pour traiter au moins une capacité sensorielle d'une personne, à l'aide d'un dispositif de stimulation comprenant un convertisseur électronique d'un signal sensoriel en signaux électronique de commande d'au moins un transducteur pour émettre des signaux images du signal sensoriel. Selon l'invention, le dispositif de stimulation est un dispositif de stimulation ultrasonore directe du cortex sensoriel du cerveau du patient, et le dispositif de stimulation ultrasonore comporte :

- au moins un support implantable dans le crâne du patient et comprenant au moins une paroi interne,

- au moins un transducteur ultrasonore porté par le support et comportant des moyens pour émettre des ondes ultrasonores focalisées à travers la paroi interne du support, en direction d'une zone déterminée du cortex sensoriel du cerveau du patient en vue de générer une modulation de l'activité cérébrale dans ce cortex, ce transducteur ultrasonore étant piloté par le convertisseur électronique pour émettre des signaux ultrasonores focalisés, images du signal sensoriel. Le système de traitement selon l'invention comporte également en combinaison l'une ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes :

- un dispositif de stimulation ultrasonore comportant des moyens de focalisation et d'orientation variable des ondes ultrasonores émises en direction de la zone du cortex sensoriel visée,

- des moyens de focalisation et d'orientation des ondes ultrasonores comportant des moyens électroniques de balayage d'au moins une zone du cortex sensoriel à traiter par les ondes ultrasonores émises,

- la paroi inférieure du boîtier comprend une surface externe recouverte d'un matériau souple d'épaisseur variable pour procurer une interface de contact continu avec le cerveau ou la dure-mère et faciliter la propagation des ondes ultrasonores dans le cerveau,

- les moyens de réglage et de commande comportent une télécommande externe de contrôle et de pilotage sans fil du dispositif de stimulation ultrasonore,

- les moyens de réglage et de commande comportent un dispositif de commande externe raccordable au dispositif de stimulation ultrasonore,

- les moyens d'alimentation électrique comporte au moins une batterie d'accumulateur disposée dans le boîtier ou implantée sous-cutanée sur le corps du patient, - un système de traitement comportant des électrodes au niveau d'une surface de contact externe de la paroi interne du boîtier pour contrôler l'activité électrique cérébrale et assurer la prévention de tout événement épileptique,

- un système de traitement comportant un interrupteur d'arrêt d'urgence dans la paroi supérieure du support,

- un système de traitement comportant un convertisseur électronique relié en entrée, à un système de fourniture d'une information sensorielle informatisée, provenant d'un appareil distant ou stockée dans ledit système.

Selon un premier objet, la présente invention propose un système de traitement de la surdité.

Le système de traitement de la surdité selon l'invention permet de réaliser une neuromodulation du cortex auditif primaire du cerveau d'un patient atteint de surdité par émission d'ondes ultrasonores de préférence focalisées sur une zone spécifique de faible surface ou volume dudit cortex auditif primaire, par exemple une surface ou un volume d'environ respectivement 1mm ² ou 1mm ³ du cortex auditif primaire en surface ou en profondeur, afin d'activer ce cortex de manière très sélective, au contact ou à distance du système, tout en permettant ainsi de respecter la somatotopie du cerveau mais aussi les aires superficielles du langage connexes au cortex auditif primaire.

Les ondes ultrasonores transmises au cerveau sont des ondes images des sons ambiants dans l'environnement du patient qui sont captés par un microphone qui peut être positionné vers l'extérieur du support de l'implant au travers de la paroi supérieure de celui-ci et de la peau du patient, ou encore déporté du support dans l'oreille externe du patient ou tout autre zone et reliée de façon filaire ou sans fil au dispositif de stimulation ultrasonore dans le support.

Bien entendu, la sensibilité de détection des sons ambiants et leur conversion sous forme d'ultrasons devront être adaptés pour chaque patient en fonction du niveau de surdité de ces patients.

Un second aspect de l'invention concerne par ailleurs un procédé de traitement de la surdité qui consiste essentiellement à stimuler, au moyen d'ondes ultrasonores focalisées émises dans le cerveau d'un patient, une zone déterminée du cortex auditif primaire du cerveau du patient.

Selon ce procédé, la fréquence des ondes ultrasonores émises est de préférence comprise dans la gamme de fréquence de 200 kHz à 10 MHz, et de préférence encore sur un mode puisé.

De plus, de façon préférée, on focalise les ondes ultrasonores sur une surface ou sur un volume du cortex auditif primaire du cerveau du patient d'au moins respectivement 1mm ² ou 1 mm ³ . Cette focalisation peut notamment être réalisée de façon dynamique par des moyens électroniques de balayage d'une ou plusieurs zones différentes du cortex auditif à traiter, de façon simultanée ou consécutive, par les ondes ultrasonores émises.

Par ailleurs, pour ajuster la puissance des ondes ultrasonores transmises et prévenir tout événement épileptique, on contrôle avantageusement en continu l'activité électrique cérébrale dans la zone d'émission ultrasonore du cortex visée.

Ce procédé peut tout particulièrement être mis en œuvre à l'aide d'un système de traitement de la surdité tel que décrit précédemment après implantation du support dans un trou de trépan préalablement formé dans la boîte crânienne du patient au droit de la zone du cortex auditif primaire du cerveau à traiter.

Selon un autre objet, la présente invention propose un système de traitement de l'acuité visuelle d'un patient.

Selon cet objet, le système de traitement comporte en combinaison, l'une et/ou des caractéristiques additionnelles suivantes :

- le capteur est un système d'acquisition d'images et le transducteur ultrasonore focalise les ondes ultrasonores en direction d'une zone déterminée du cortex cérébral visuel du patient,

- le dispositif de stimulation ultrasonore comporte deux boîtiers implantables dans lesquels sont montés les transducteurs ultrasonores, chaque boîtier implantable présentant une face interne à travers laquelle sont émises les ondes ultrasonores focalisées, chaque boîtier implantable étant pourvu d'une aile semi-rigide concave présentant une face interne prolongeant la face interne du boitier et à travers laquelle sont émises également les ondes ultrasonores focalisées.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.

Sur les figures annexées :

La figure 1 représente une coupe partielle du cerveau sur une image par résonance magnétique montrant la zone cérébrale du Gyrus de Heschel formant le cortex auditif primaire et le principe d'activation de cette zone cérébrale à l'aide d'un système selon l'invention

La figure 2 représente schématiquement en coupe le système de traitement de la surdité de l'invention implanté dans le crâne d'un patient pour stimuler le cortex auditif primaire du cerveau du patient conformément au procédé de traitement de l'invention

La figure 3 représente schématiquement en coupe longitudinale un système de traitement de la surdité conforme à l'invention dans un premier mode de réalisation

La figure 4 représente schématiquement en coupe longitudinale un système de traitement de la surdité conforme à l'invention dans un second mode de réalisation

Les figures 5A et 5B représentent respectivement deux variantes de réalisation de la surface inférieure du boîtier implantable du système de traitement de l'invention,

Les figures 6A et 6B représentent respectivement deux variantes de réalisation de la surface supérieure du boîtier implantable du système de traitement de l'invention.

- La figure 7 est une vue schématique en coupe d'un système de traitement de la vision conforme à l'invention, implantée dans le crâne d'un patient pour stimuler le cortex cérébral visuel d'un patient. - La figure 8 est une vue schématique postérieure du crâne d'un patient équipé d'un système de traitement de la vision conforme à l'invention.

- Les figures 9 et 10 sont des vues respectivement externe et interne d'un exemple de réalisation d'un système de traitement de la vision conforme à l'invention.

La présente invention propose une nouvelle approche de traitement des capacités sensorielles des patients. Les figures 1 à 6B décrivent un exemple d'application de l'objet de l'invention au traitement de l'audition en tant que capacité sensorielle et en particulier de la surdité chez des patients atteints de surdité sensorineurale et/ou transmissive. Cette nouvelle approche consiste, comme schématisé sur les figures 1 et 2, en une stimulation ultrasonore du cortex auditif primaire du cerveau B d'un patient par l'intermédiaire d'un système de traitement 1 implantable dans le crâne C du patient en sous cutanée et comprenant un dispositif de stimulation ultrasonore 3 apte à émettre des ondes ultrasonores U focalisées sur la zone du Gyrus de Heschel (BA41) et/ou du planum temporal (BA42) qui forment le cortex auditif primaire du cerveau B humain. Les ondes ultrasonores U émises sont des ondes puisées, modulées par un convertisseur électronique du dispositif de stimulation ultrasonore 3 en fonction d'un signal sensoriel et plus précisément des sons S extérieurs par exemple, perçus par au moins un capteur tel qu'un microphone 6 relié au dit dispositif de stimulation ultrasonore 3.

Le système de traitement de la surdité 1 de l'invention comporte, comme représenté sur les figures 2 à 4, un support tel qu'un boîtier 2 d'implantation dans le crâne C du patient, notamment dans un trou de trépan pratiqué au droit de la zone du cerveau B formant le cortex auditif primaire. Ce boîtier 2 peut être de forme quelconque, notamment de section circulaire ou rectangulaire. Avantageusement, le boîtier 2 est réalisé en un matériau non ferromagnétique pour assurer une compatibilité IRM (Imagerie par Résonance Magnétique). Il comprend une paroi supérieure ou externe 21 et une paroi inférieure ou interne 22 toutes deux reliées par une paroi périphérique 23 et des moyens de fixation 24 du boîtier 2 sur le crâne du patient. Ces moyens de fixations 24 peuvent consister en des pattes de fixation 25 s'étendant sur les côtés de la paroi supérieure 21 du boîtier 2 et dans lesquelles sont insérées des vis tel que représenté sur les figures 6A et 6B, ou encore en des stries de vissage sur la surface externe de la paroi périphérique 23 pour permettre un vissage du boîtier 2 dans le trou de trépan du crâne. En position fixée, le boîtier 2 traverse complètement le crâne C pour déboucher directement par sa paroi inférieure 22 sur le cerveau B, comme illustré aux Fig. 3 et 4.

A l'intérieur du boîtier 2 est placé un dispositif 3 de stimulation ultrasonore. Ce dispositif de stimulation ultrasonore 3 comporte au moins un, et de préférence une pluralité de transducteurs ultrasonores 4 montés et orientés dans le boîtier 2 pour émettre des ondes ultrasonores 5 puisées au travers de la paroi inférieure 22 du boîtier 2 pour générer une dépolarisation neuronale et donc une activité cérébrale dans le cortex auditif primaire en fonction des sons ambiants S perçus par le ou les microphones 6. Comme expliqué ci-dessus, le dispositif de stimulation ultrasonore 3 comporte des moyens pour émettre des ondes ultrasonores focalisées U à travers la paroi inférieure 22 du boîtier 2, sans traverser le crâne C en direction d'une zone déterminée du cortex auditif primaire du cerveau du patient. La paroi inférieure 22 est donc réalisée en un matériau perméable aux ondes ultrasonores.

De préférence, comme représenté sur la figure 5A, la paroi inférieure 22 du boîtier 2 est formée intégralement ou à tout le moins partiellement par des micro- transducteurs ultrasonores 4 couvrant au moins 50% de la surface de ladite paroi inférieure 22 du boîtier 2.

La paroi inférieure 22 du boîtier 2 peut dans un mode de réalisation de l'invention comprendre une surface externe recouverte d'un matériau souple d'épaisseur variable afin de procurer une interface de contact continu avec le cerveau ou la dure-mère dans le crâne C patient et ainsi faciliter la propagation des ondes ultrasonores U dans le cerveau B. La paroi inférieure 22 du boîtier 2 est réalisée en un matériau biocompatible compte tenu de son implantation à l'intérieur du crâne C.

Selon l'invention, les transducteurs ultrasonores 4 peuvent être choisis parmi des éléments piézo-composites, piézo-céramiques, des éléments ultrasonores capacitifs (CMUT), des éléments de polyfluorure de vinylidène (PVDF), ou autres aptes à émettre des ondes ultrasonores puisées.

Les ondes ultrasonores U émises par les transducteurs disposés dans le boîtier sont des ondes ultrasonores puisées qui sont focalisées en direction du cortex auditif primaire (zones BA41, BA42) du cerveau pour moduler spécifiquement et sélectivement sur une zone de très faible surface l'activité du cerveau. Les ondes ultrasonores focalisées U atteignent ainsi directement cette zone du cerveau B sans traverser le crâne C, dans la mesure où la paroi inférieure 22 du boîtier 2 qui est traversée par les ondes ultrasonores est en contact avec le cerveau B. La fréquence d'émission des ondes ultrasonores par le dispositif de l'invention est de préférence de l'ordre de 200 kHz à 10 MHz.

Cette gamme fréquentielle est particulièrement adaptée et nécessaire pour adapter les paramètres d'émission et de traitement du système 1 de l'invention à tout patient et à toutes configurations anatomiques et notamment pour permettre une orientation correcte du faisceau d'ultrasons et de la focalisation de ce faisceau lors du traitement en faisant varier la différence de phase entre les émetteurs, en rajoutant des filtres, des lentilles acoustiques ou une combinaison de ces moyens.

Dans l'exemple illustré sur les dessins, le dispositif de stimulation ultrasonore 3 est placé à l'intérieur d'un support se présentant sous la forme d'un boîtier 2 équipé de moyens de fixation 25 sur le crâne du patient. Il est à noter qu'il peut être envisagé de placer le dispositif de stimulation ultrasonore 3 à l'intérieur d'un support réalisé sous la forme d'une membrane insérée à l'intérieur d'un crâne C et comportant une face interne à travers laquelle les ondes ultrasonores sont émises et en contact avec le cerveau ou la dure-mère.

Le dispositif de stimulation ultrasonore 3 comporte également au moins un microphone 6 adapté pour capter les sons ambiants audibles dans l'environnement direct du patient implanté. Ce microphone 6 peut être selon une première forme préférée de réalisation positionné dans la paroi supérieure 21 du boîtier 2 comme représenté sur la figure 6A. Le cas échéant, comme représenté sur la figure 6B, une multiplicité de microphones 6 peut être employée pour capter avec chaque microphone 6 une plage de longueurs d'ondes sonores déterminée.

Il est également envisageable en cas de microphone unique 6 de démembrer le microphone 6 du boîtier 2, notamment pour le positionner dans le pavillon auriculaire du patient et transmettre les informations de manière filaire ou sans fil au boîtier 2 implanté dans le crâne C du patient. De la même façon, on peut également utiliser deux microphones 6 disposés chacun dans un pavillon auriculaire du patient pour réaliser un enregistrement stéréo des sons S ambiants.

Le ou les microphone(s) 6 sont reliées sur l'intérieur du boîtier 2 à un convertisseur électronique 7 de décodage des sons perçus S en signaux électroniques de commande des transducteurs ultrasonores 4. Ainsi, les ondes ultrasonores U émises par les transducteurs ultrasonores 4 forment par le biais du convertisseur, des signaux ultrasonores images des sons S captés par le ou les microphone(s) 6.

II ressort de la description qui précède que le convertisseur électronique 7 est relié en entrée au microphone 6 pour assurer la conversion des sons captés par le microphone 6, en signaux de commande des transducteurs ultrasonores 4. Bien entendu, le convertisseur électronique 7 peut assurer la conversion de sons, non pas captés par un microphone, mais générés par un système de simulation intégré ou déporté par rapport au dispositif de stimulation 3. Selon cet exemple de réalisation, le convertisseur électronique 7 est relié en entrée, au système de simulation, pour convertir les signaux sonores simulés, en signaux de commande des transducteurs ultrasonores 4.

Dans un mode de réalisation, l'information auditive peut provenir directement de données informatisée en provenance de fichiers informatiques, sans nécessité de système de détection auditive (microphone). Ceci permet d'apporter, de façon réelle au cerveau, une information sensorielle informatisée totalement virtuelle. Les dits fichiers informatiques peuvent être stockés dans un téléphone portable ou être reçue directement par internet en temps réel dans ce téléphone portable. Ainsi le convertisseur électronique 7 est relié en entrée, à un système de fourniture d'une information sensorielle informatisée, provenant d'un appareil distant ou stockée dans ledit système.

Ce convertisseur électronique 7 peut être avantageusement réalisé sous la forme d'un circuit intégré et/ou d'une carte électronique comportant au moins un microprocesseur et les composants de conversion de signaux du ou des microphones 6 en signaux de pilotage des transducteurs ultrasonores 4. Dans ce cas, la carte électronique forme une intelligence de contrôle du système de traitement et peut également supporter toute autre fonction de réglage et de commande du système de traitement 1 et de ces composants.

En particulier, le système de traitement 1 de l'invention comporte également des moyens de commande du dispositif de stimulation ultrasonore 3. Ces moyens de commande et réglage peuvent être réalisés sur la carte électronique précitée et comprendre des moyens de communication filaire ou sans fil avec un dispositif de contrôle externe tel qu'une télécommande interagissant avec le dispositif de stimulation ultrasonore pour permettre la mise en fonction et l'arrêt des microphone(s) 6, du convertisseur et des transducteurs 4. Les moyens de réglage et de commande peuvent également comporter un dispositif de commande externe, par exemple un moniteur, raccordable au dispositif de stimulation ultrasonore 3 au travers de la peau P du crâne C par un connecteur transdermique placé dans la paroi supérieure 21 du boîtier 2.

Il peut également être envisagé un contrôle et réglage du système de traitement 1 par le biais d'un téléphone portable et d'une application informatique enregistrée sur celui-ci une mémoire ROM de celui-ci et permettant réglage et contrôle du système de traitement sans fil, par exemple selon les protocoles de communication définis par le groupe IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11), plus connu sous la contraction « Wifi », ou encore dans le groupe IEEE 802.15, également plus connu sous le nom anglais « Bluetooth ».

Le système de traitement 1 de surdité de l'invention comporte enfin des moyens 8 d'alimentation électrique du dispositif de stimulation ultrasonore, des microphones, des transducteurs ultrasonores 4 et des moyens de commande de ce dispositif. De façon classique, ces moyens d'alimentation électrique 8 peuvent consister en des batteries d'accumulateur disposées dans le boîtier 2 ou encore par une batterie sous-cutanée implantée sous la peau du crâne ou encore à distance de la tête du patient, sous la peau de celui-ci par exemple dans la région thoracique, comme cela est habituellement réalisé en matière de chirurgie du cœur pour l'implantation de pacemakers. Le cas échéant, une telle batterie peut alors être chargée par un système de chargement externe tel qu'un système magnétique.

Il est également possible de prévoir, comme représenté sur la figure 6B, un interrupteur d'arrêt d'urgence 9 directement dans la paroi supérieure 21 du boîtier 2 au niveau de la surface du crâne du patient.

De préférence, le système de traitement 1 de l'invention est compatible avec des analyses par imagerie de résonance magnétique. C'est la raison pour laquelle le boîtier 2, mais aussi tous les transducteurs ultrasonores 4, le ou les microphone(s) 6, le convertisseur et autres moyens de commande et d'alimentation sont de préférence constitué de matériaux non ferromagnétiques.

Selon un mode de réalisation préféré du système de traitement 1 de l'invention, celui-ci comporte des moyens de focalisation et d'orientation des ondes ultrasonores U émises en direction de la zone du cortex auditif primaire visée. Ils peuvent, par exemple, résulter d'une focalisation dynamique (beam steering) en jouant sur la différence de phase entre émetteurs, en rajoutant des filtres, des capaciteurs, des lentilles ou une combinaison de ces moyens.

Ils peuvent par exemple résulter d'une géométrie particulière de la face d'émission des transducteurs ultrasonores 4, notamment d'une concavité particulière de cette face d'émission ou de la paroi inférieure 22 du boîtier 2 portant ces transducteurs ultrasonores 4.

Ces moyens de focalisation et d'orientation variables des ondes ultrasonores U peuvent également comporter des moyens électroniques de balayage d'une ou plusieurs zones du cortex auditif du cerveau B du patient par les ondes ultrasonores U émises par les transducteurs ultrasonores. Dans un autre mode de réalisation du système de traitement 1 de l'invention représenté à la figure 4, le système de traitement 1 peut comprendre au moins un émetteur ultrasonore additionnel 10 placé dans l'épaisseur du boîtier 2 pour induire et transmettre une vibration osseuse du crâne. Un tel émetteur ultrasonore additionnel 10, plaqué par exemple comme représenté à la figure 4 sur la paroi périphérique 23 du boîtier 2 peut s'avérer particulièrement utile dans des cas de surdité transmissive pure ou mêlée à une surdité sensorineurale. Dans ce mode de réalisation, l'élément ultrasonore additionnel 10 est lui aussi piloté alors par le convertisseur électronique dans le boîtier 2.

Dans un autre mode de réalisation du représenté à la figure 5B, le système de traitement 1 peut comprendre en outre des électrodes de contact 11 dans la paroi inférieure 22 du boîtier 2, par exemple de part et d'autre des transducteurs ultrasonore 4 ou au sein même des émetteurs ultrasonores pour contrôler l'activité cérébrale électrique et assurer la prévention de tout événement épileptique.

Dans ce cas, le contrôle du signal électrique cortical est effectué par l'intermédiaire des électrodes 11 connectée à une carte électronique de contrôle placée dans le boîtier 2, et de préférence intégrée ou associée au convertisseur pour former l'intelligence de pilotage du système de traitement 1. En cas de signal anormal épileptogénique, les paramètres d'émission ultrasonore peuvent être automatiquement stoppés pour des raisons de sécurité ou modifiés pour émettre un signal ultrasonore inhibiteur.

Le système 1 de traitement de la surdité de l'invention permet ainsi la stimulation directe et la neuromodulation de l'activité cérébrale du cortex auditif primaire du cerveau B d'un patient atteint de surdité par émission d'ondes ultrasonores U focalisées et puisées sur une surface très localisée de 1 mm ² environ, du cortex auditif primaire du cerveau B du patient. Une telle modulation du cortex auditif primaire résulte de la transmission d'ondes ultrasonores U images des sons ambiants S perçus par les microphones 6 du système de traitement 1 et permettent ainsi de traiter de façon sensible les pathologies de surdité sensorineurale chez les patients qui en sont atteints. Le système de traitement 1 de l'invention permet également de contrôler l'activité cérébrale du cerveau B du patient traité en cours de traitement par le biais d'électrodes de contact 11 et ainsi d'ajuster la puissance des ondes ultrasonores U transmises et prévenir tout événement épileptique. On contrôle ainsi avantageusement en continu l'activité électrique cérébrale dans la zone d'émission ultrasonore du cortex visé.

Le système de traitement 1 de l'invention permet également de contrôler la diffusion des ondes ultrasonores dans le cerveau B du patient traité avant et pendant le traitement par l'enregistrement des ondes ultrasonores réfléchies renvoyées par le cerveau, afin de connaître l'index d'atténuation acoustique du cerveau du patient, de détecter d'éventuelles modifications structurales du tissu, de détecter d'éventuelles modifications de la perfusion cérébrale pour moduler et régler au mieux l'intensité des ondes émises.

Le système de traitement de la surdité de l'invention procure une solution nouvelle de traitement de la surdité respectant la somatotopie du cerveau des patients sans présenter les inconvénients des implants de traitement connus à ce jour et procurant une plus grande flexibilité et précision de traitement sans toucher à l'appareil auditif naturel défectueux du patient.

Il convient par ailleurs de noter qu'un système de traitement analogue à celui de l'invention peut être envisagé pour stimuler le cortex cérébral visuel. Dans ce cas, la structure du système de traitement diffère alors essentiellement de celle du système de l'invention en ce que les microphones sont remplacés par au moins un dispositif d'acquisition d'images, par exemple une micro-caméra, relié au dispositif de commande dont le convertisseur interne convertie le signal image provenant de ce dispositif d'acquisition en signal de modulation et de commande des émetteurs ultrasonores qui focalisent leurs ondes en direction du cortex cérébral visuel.

Les figures 8 à 10 illustrent cette autre application préférée de l'objet à l'invention au traitement de la vue en tant que capacité sensorielle d'un patient. Selon cette application, le dispositif de stimulation ultrasonore 3 comporte toutes les caractéristiques techniques décrites en relation de l'application au traitement de la surdité mais appliquées au traitement de la vision.

Selon cette application, le dispositif de stimulation ultrasonore 3 comporte deux boîtiers implantables 2i, dans lesquels sont montés les transducteurs ultrasonores 4. Chaque boîtier implantable 2i est pourvu d'une aile semi-rigide 22 de forme concave adaptée pour la stimulation du cortex cérébral visuel médian comme cela apparaît à la figure 7. Le boîtier 2i et l'aile semi-rigide 2z présentent une face interne 2a à travers de laquelle sont émises les ondes ultrasonores focalisées, générées par des transducteurs ultrasonores 4 montées dans le boîtier 2i et l'aile semi-rigide 22. Un tel boîtier 6i est implanté dans un trou de craniectomie préalablement formé dans la boite crânienne du patient au droit de la zone du cortex visuel primaire du cerveau à traiter. L'aile semi-rigide 22 est glissée en inter hémisphérique après ouverture de la dure-mère. Le boîtier 2i est équipé de moyens de fixation 24 sur le crâne du patient.

Comme expliqué en relation des figures 1 à 6B, les transducteurs ultrasonores

4 sont répartis sur la face interne 2a des boîtiers implantables pour émettre des ondes ultrasonores de préférence focalisées dont la fréquence est comprise entre 200 KHz et 10 MHz. Les ondes ultrasonores sont focalisées sur une zone spécifique de faible surface du cortex visuel primaire, par exemple une surface d'environ 1 mm ² du cortex visuel primaire, afin d'activer ce cortex visuel de manière très sélective tout en permettant de respecter la somatotopie du cerveau. Comme expliqué ci-dessus, la focalisation des ondes ultrasonores peut être réalisée de façon dynamique par des moyens électroniques de balayage d'une ou de plusieurs zones différentes du cortex visuel à traiter, de façon simultanée ou consécutive, par les ondes ultrasonores émises.

Par ailleurs, pour ajuster la puissance des ondes ultrasonores transmises et prévenir tout événement épileptique, il est prévu de contrôler en continu l'activité cérébrale dans la zone d'émission ultrasonore du cortex visuel visée.

Les transducteurs ultrasonores 4 sont pilotés comme expliqué précédemment, par le convertisseur électronique 7, de sorte que les signaux ultrasonores focalisées U soient une image d'un signal sensoriel, à savoir un signal visuel dans l'application visée. Un tel signal visuel est soit capté par un capteur 61, tel qu'un système d'acquisition d'images soit généré par un système de fourniture d'une information sensorielle informatisée, totalement virtuelle. Dans l'exemple illustré à la figure 7, le système d'acquisition d'images 61 comporte au moins une caméra pour prendre des images dans l'environnement du patient. La caméra est reliée en entrée au convertisseur électronique 7 adapté pour décoder et traiter l'information visuelle perçue par la caméra et la transformer en signaux de commande pour les transducteurs ultrasonores 4.

Dans un mode de réalisation, l'information visuelle peut provenir directement de données informatisée en provenance de fichiers informatiques, sans nécessité de système de détection visuelle (caméra). Ceci permet d'apporter, de façon réelle au cerveau, une information sensorielle informatisée totalement virtuelle. Les dits fichiers informatiques peuvent être stockés dans un téléphone portable ou être reçue directement par internet en temps réel dans ce téléphone portable. Ainsi le convertisseur électronique 7 est relié en entrée, à un système de fourniture d'une information sensorielle informatisée, provenant d'un appareil distant ou stockée dans ledit système.

Selon une variante de réalisation, le convertisseur électronique 7 comprend des moyens de communication filaire ou sans fil, avec le dispositif de stimulation ultrasonore 3 et en particulier, avec les deux boîtiers implantables 2i. Par exemple, la caméra 61 peut être intégrée à des lunettes L qui portent également le convertisseur électronique 7.

Le système de traitement 1 selon l'invention, comporte également des moyens de commande du dispositif de stimulation ultrasonore 3 permettant la mise en fonction et l'arrêt du dispositif de stimulation ultrasonore 3. Comme indiqué précédemment, ces moyens de commande peuvent être réalisés de différentes manières, comme par exemple, à l'aide d'un système de commande externe raccordé au dispositif de stimulation ultrasonore 3, à travers la peau du crâne C ou à l'aide d'une transmission sans fil. Le système de traitement 1 de la vision comporte, bien entendu, des moyens 8 d'alimentation électrique du dispositif de stimulation ultrasonore 3, de la caméra, et du convertisseur électronique 7. De façon classique, ces moyens d'alimentation électrique 8 peuvent consister en des accumulateurs d'énergie disposés dans les boîtiers 2 ou encore par une batterie sous-cutanée implantée sous la peau du crâne ou à distance de la tête du patient. Une telle batterie peut aussi être chargée par un système de chargement externe tel qu'un système magnétique.

Le système de traitement 1 de l'invention permet également de contrôler l'activité cérébrale du cerveau B du patient traité en cours de traitement par le biais d'électrodes de contact 11 et ainsi d'ajuster la puissance des ondes ultrasonores U transmises et prévenir tout événement épileptique. On contrôle ainsi avantageusement en continu l'activité électrique cérébrale dans la zone d'émission ultrasonore du cortex visé.

Le système de traitement 1 de l'invention permet également de contrôler la diffusion des ondes ultrasonores dans le cerveau B du patient traité avant et pendant le traitement par l'enregistrement des ondes ultrasonores réfléchies renvoyées par le cerveau, afin de connaître l'index d'atténuation acoustique du cerveau du patient, de détecter d'éventuelles modifications structurales du tissu, de détecter d'éventuelles modifications de la perfusion cérébrale pour moduler et régler au mieux l'intensité des ondes émises.